次世代エレクトロニクスへの展開が待望されるスピントロニクス。
私たちの豊かで安全、快適・便利な暮らしは、日進月歩の進歩を遂げるエレクトロニクス機器の恩恵にあずかるところが大きいといえます。半導体素子によって電子の電荷を制御し、情報を処理することで機器をコントロールするエレクトロニクス製品は、デバイスを微細化・集積化することで発展してきました。しかし、今後さらに小型化・高速化、省エネルギー化を推進していくためには、これまでの技術に依存しない新しいデバイスの構築が必要であるとされています。そこで近年大きな関心と注目を集めているのが「スピントロニクス」と「量子技術」です。
スピントロニクスはその名の通り、電子のスピン（電子の自転によって生じる磁力）を利用するもので、電子スピンの向きを自在に制御することにより、電荷のみでは実現できない新しい機能の実現を目指すものです。電子スピンを情報処理に利用する上での大きな課題とされるのが、一度スピンの向きを揃えても時間が経てばバラバラとなるスピン緩和です。スピン情報が失われてしまう根本的な問題と言えます。好田研究室では、電子スピンの向きがバラバラにならずワルツを踊るかのように一斉に同じ方向に動く新しい原理を世界に先駆けて発表しています。この状態を利用することで電子スピンは波の性質を新たに示したり量子情報を長時間保持することができるようになり、超高速・超省エネの量子コンピュータや次世代情報処理デバイスへの応用が期待されています。

様々な半導体材料を用いて未知のスピン・量子機能の探求。
好田研究室の取り組み、そのもう一つの柱が様々な半導体材料を用いた新しいスピントロニクス機能の探求です。これまでにシリコンやGaAsなどの化合物半導体だけでなく、原子一層の厚さで電流をオン･オフできる原子層物質や酸化物などこれまでにない機能を持つ半導体材料が近年多く発見されています。この様な多彩な半導体が持つ独自の性質を明らかにすることで、スピンだけでなくバレーと呼ばれる新しい自由度などこれまでのエレクトロニクスでは未活用だった機能を生み出せる可能性があります。またスピン自体もこれまでスピンの上向きと下向きのみが活用され磁化反転などに応用されてきましたが、スピンが空間的に回転しながら伝搬することでスピンが波の性質を持つようになります。この電子スピン波は、これまでのスピンとは全く異なる性質を持つことから、現在の半導体集積回路で問題となる微細化の限界による電力消費量の急増や信号遅延の問題を解決できる切り札になる可能性があります。
これまで誰にも知られていなかった現象と、世界で初めて対峙できるのが研究の醍醐味。好田研究室が目指すのは、次世代情報処理や量子技術などの未来技術への貢献、そして夢を夢で終わらせないための努力と挑戦です。